包括具有布置在励磁线圈内部的磁性部分的分配滑阀的电动气动控制装置

现有技术

本发明涉及一种电动气动控制装置，其包括与隔膜连接的执行机构，借助于所述隔膜形成用于与环境压力相偏离的工作压力的压力室，所述执行机构被分配滑阀和励磁线圈包围，所述分配滑阀用于关闭和打开所述执行机构中的流体通道口。

由现有技术中大概还没有公布的申请日为2006年6月19日的德国专利申请DE102006028015.6得知具有集成的电动气动位置调节机构的气动伺服驱动装置。该还未公布的专利申请公开了一种具有由两部分构成的执行机构的电动气动调节器。执行机构包括第一隔膜操作杆部件和第二隔膜操作杆部件。两个隔膜操作杆部件与一个两部分结构的调节滑阀连接。调节滑阀被一个励磁线圈包围。

第一隔膜操作杆部件此外还与一个隔膜连接。隔膜将一个压力室分成两个不同的区域。两个区域中的第一区域此时经第一隔膜操作杆部件中的一个孔与一个通气通道联通。通气通道通过第一隔膜操作杆部件突出并一直伸到一个分配滑阀的内部。分配滑阀不仅包围第一隔膜操作杆部件，而且包围第二隔膜操作杆部件。通气通道通过溢流口和一个其中布置第一阀的通道可以与第二区域接触。第二隔膜操作杆部件具有排气通道，排气通道一方面与一个负压侧联通并且另一方面经可以用第二阀关闭的另一个通道联通和经已经知道的溢流口与第二区域连接。

该还未公布的专利申请由此公开了一种具有能够振动的弹簧质量系统。由于外部的和内部的激励，例如由于振动加速，形成两个隔膜操作杆部件的很大的振动幅度，其会对功能造成很大的干扰或者甚至导致故障发生。为了避免这种情况，在现有技术中或者使固有频率尽可能远离激励频谱或者实现阻尼措施。此时要力图达到尽可能高的固有频率，其中要将运动的质量保持尽可能的小。弹簧刚性则选择得特别高。

当然由现有技术已知的并且还未公布的该专利申请是试图通过气动调节来实现阻尼。

但是到目前为此，两者解决方法还具有各种缺点。

提高弹簧刚性所伴随的缺点是操作力变得更大，这是不希望的。质量的减小也具有几何结构上的极限并且受到在材料选择上的物理限制。电磁式分配滑阀要在控制弹簧的力和线圈的电磁力之间处于力平衡，由于必须具有磁性的特性，因此在电磁式分配滑阀中不能够使用轻金属，这是已知的，因此弹簧质量系统的质量不能够任意地减小到超过一定的值。

由现有技术已知的电动气动控制装置常常具有不能够达到对分配滑阀的振动的有效阻尼的缺点。为了借助于电动气动控制装置实现最佳的调节，不允许在与激励相关联的频率范围中在分配滑阀上出现不允许的高振动幅值。即使振动加速度预计直至到达20g时这也是必需的。即使如此，振动幅值也被限制在十几分之几毫米上，以便一方面将持续的通气和排气产生的空气耗量减小到最低、减小振动磨损以及不是多余地激励执行机构。作为典型的执行机构在现有技术中使用的是隔膜操作杆。

本发明的公开

本发明的目的是，避免现有技术的缺点并为公众提供一种有效的电动气动控制装置。

按照本发明，这个目的用权利要求1所述的电动气动控制装置来实现。由于分配滑阀具有磁性部分，所述磁性部分用于直接地阻尼分配滑阀的运动和间接地阻尼执行机构的运动和/或确定执行机构的位置，其中磁性部分布置在励磁线圈内部，因此如此达到制造成本的降低，即在分配滑阀运动时，并因此也在磁性部分运动时，有目的地在励磁线圈中感应出涡流，该涡流对分配滑阀的运动进行制动。因此也减小了空气消耗。通过磁性部分的制动，由此也制动了分配滑阀，这导致不希望的振动被阻尼。如果磁性部分位于励磁线圈内部，通过记录磁性感应的效果，也可以获得明确的位置反馈。这样，在电动气动控制装置中极其有效地实现对不希望的振动的阻尼。作为附加效果，有利地表明了不需要提高控制弹簧的刚性，而提高控制弹簧的刚性将需要提高电磁力。由此就必须使用具有更多匝数的更大的线圈，但是这使得封装成本大大提高。这在本发明中被避免。

以下详细描述一些有利的实施形式，它们也在从属权利要求中要求了保护。

例如特别有利的是，将闭合电阻与励磁线圈并联地布置在阻尼和/或位置确定开关电路中。借助于该闭合电阻可以将感应的涡流大大衰减地引出。分配滑阀由此被有效地制动。此外，通过阻尼和位置确定开关电路，在相应的选择下，不仅实现对不希望的振动的阻尼，而且可以获知分配滑阀的磁性部分的位置或励磁线圈的位置，这有利于精确调整由电动气动控制装置控制的机器部件。

为了使磁性部分在分配滑阀上实现成本特别有利的并且坚固的连接，有利的是将磁性部分设计成永久磁铁，它通过连接体与分配滑阀相连接。通过将磁性部分构造成永久磁铁，也就不需要在运行期间反复磁化该磁性部分。由此可以避免可能的滑动接触部位。其结果是形成一种简单的结构形式。

如果将闭合电阻设计成包围分配滑阀的励磁线圈的一部分，那么可以进一步简化阻尼和位置确定开关电路。

为了实现对执行机构电动操作，有利的是，除了包围分配滑阀的并且设计成次级线圈的励磁线圈以外，还在紧靠近分配滑阀的附近布置一个用于使分配滑阀运动的初级线圈。如果初级线圈与次级线圈相邻地布置在另一个电路中，那么可以实现在结构空间上有利的电动气动控制装置。

例如特别有利的是，初级线圈与次级线圈是分开构造的并且布置在一个与阻尼和位置确定电路分开的电路中。由此避免在一个阻尼和位置确定开关电路中安装不同的可能发生故障的激活机构。由此提高在这种实施例中的可靠性。此时为了将电阻的大小设计成正好达到足够的阻尼而又不使调整时间受到过大的影响，有利的是，在另一个实施例中，闭合电阻在值上依赖于永久磁铁的电感和场强进行确定，以限制分配滑阀的运动，优选在0.1mm至0.2mm的范围中。

为了以电子途径在控制器中如例如在发动机控制器中可变化地模拟该闭合电阻，以便实现一种取决于运行点的阻尼，有利的是，在另一个实施例中，含有一个晶体管输出级，它促成对分配滑阀的取决于运行点的阻尼。由此可以在额定值改变期间实际上完全取消阻尼和在稳定阶段期间接入阻尼。这例如在启动涡轮增压器时非常有利。由此也可以在特别少的费用下实现一种作为额定值梯度的函数的可无级变化的阻尼。

如果晶体管输出级布置在发动机控制器中，那么可以在一个特别常用的应用领域中实现一种有效的振动阻尼。

附图简述

以下依据附图详细描述本发明。附图所示：

图1是一个电动气动控制装置的第一实施例的示意图，其中分配滑阀的一部分是有磁性的并且形成一个磁性部分，

图2是分配滑阀在磁性部分内的部位的细节示意图，其中磁性部分结合在一个阻尼和位置确定开关电路中并且一个闭合电阻与励磁线圈并联，和

图3是第二实施例的细节示意图，其中除了一个负责分配滑阀的行程的初级线圈以外，还有一个对此负责的次级线圈并且磁性部分借助于一个连接体连接到分配滑阀上并与次级线圈相互关联。